矩形波发生器电路设计方案汇总（六款模拟电路设计原理图详解）
矩形波发生器电路设计方案（一）
tl082构成的简单的矩形波发生电路
如图所示为简单的矩形波发生电路。该电路为矩形波和方波发生电路，波形的高低电平时间可独立设定，振荡频率由高低电平时间共同确定。电路中用二极管对决定电容c充放电时间的电阻进行切换，用可变电阻r1和r2调整矩形波高低电平时间。电阻网络ra作为运放的反馈电路和电容c的充放电电路。
由运放输出的电压经56kω和47kω电阻分压作为基准电压与电容c上电压进行比较而产生振荡。若用可变电阻ra（图b）代替图（a）中的电阻网络ra，电路成为方波产生电路，并且振荡频率可由ra进行改变。若用二极管和可变电阻ra（图c）代替图（a）中的电阻网络ra，电路成为矩形波产生电路。由于充电和放电电阻之和恒定，故电路振荡频率也恒定，可变电阻ra仅用来改变波形的占空比。
矩形波发生器电路设计方案（二） 矩形波发生器电路有多种方案，本设计以运算放大器为核心，由矩形波振荡电路、幅值调节电路两部分组成。电路设计方案和元器件选择的原则是：工作稳定可靠、结构简单合理、安装调试方便、性能参数达标。
矩形波振荡电路 矩形波振荡电路（又称多谐振荡器）由反相输入的滞回比较器和rc电路组成。滞回比较器起开关作用，rc电路的作用是产生暂态过程。rc回路既是延迟环节，亦是反馈网络，通过rc充、放电过程实现输出状态的自动转换。在运放的输出端引入限流电阻和两个背靠背的稳压管就组成了如图1所示的双向限幅矩形波发生器。
假设接通电源时，电容c两端电压uc=o，输出电压uo=+uz，则运放同相输入端电压up=+ut，二极管vd2导通，vd1截止，uo通过电阻r3和r6给电容c充电，忽略二极管的动态电阻，充电时间常数近似为（r3+r6）c，使运放反相输入端电压un由0逐渐上升，在unup时，uo=-uz保持不变。当un≤up时，uo又从-uz跃变为+uz，电容c又开始充电，运放输出状态再次翻转。如此周而复始，电路产生了自激振荡，输出端输出矩形波信号。
通常将矩形波输出高电平的持续时间与振荡周期的比定义为占空比。图1所示电路利用二极管的单向导电性使电容充、放电的通路不同，从而使它们的时间常数不同，实现了输出电压占空比的调节。
图1矩形波发生器的输出电压幅值等于稳压管的稳压值，电路输出电压正、负幅度对称。
由上述分析可知，调节电位器r5或r6可改变矩形波发生器的振荡频率及占空比。如果在图1中电容c处通过一只多路开关投入不同数值的电容，则可实现输出信号的频段控制。
在低频范围（如10hz～1okhz）以内，对于固定频率来说，图1所示电路是一种较好的振荡电路。当振荡频率较高时，为了获得前后边沿较陡的矩形波，宜选择转换速率较高的运放。
幅值调节电路 图1中稳压管双向限幅电路结构简单，选用不同稳压值的稳压管可改变输出电压，但限幅特性受稳压管参数影响大，而且输出限幅电压完全取决于稳压管的稳压值，采用这种方法对输出电压进行调整很不方便也很不实用。
为了实现对矩形波发生器输出电压幅值的精确调节，同时提高电路带负载的能力，可在图1电路输出端uo处并联一只可调电位器将输出电压进行取样，并将取样电压接至由运放和电阻网络组成的同相放大电路，通过改变取样电阻值即可精确调节矩形波输出电压的幅值，即构成了占空比、频率及幅值可调的矩形波信号发生器。
形波信号发生器电路仿真
矩形波发生器电路设计方案（三） 50hz矩形波发生器电路图 下图所示的是一个把正弦波电压变换为矩形波的施密特整形电路。经变压器降压后的正弦波电压直接加在vt1的基极。在交流电的正半周内，二极管vd导通，vt1的基极电位为正，所以vt1截止，vt2导通。在交流电的负半周内，vt1基极电位为负，vt1导通，vt2截止，从vt2的集电极可得到5ohz矩形波输出。
图 50hz矩形波发生器电路
矩形波发生器电路设计方案（四） 具有可变脉宽的矩形波发生器电路图 在电路中利用转换开关s可以改变输出脉冲的频率范围（20hz~20khz）。电位器rpl、rp2不仅用于改变频率，也可用于改变脉宽。如果rp1和rp2同时改变，则仅改变频率，脉宽近似保持不变。如果仅改变一个电位器，则可形成不对称的正或负的矩形波信号。图（b）示出一个典型波形。
如果图（a）中a、b、c中间的电路用图（c）电路代替，则用rp1可以改变占空比，用rp2改变频率。这里rp1选择大于1mω，rp2选择1mω，则在低频下能得到正和负的尖脉输出。
矩形波发生器电路设计方案（五） 下图中电路充电时常数为r21*c，输出为高电平，放电时常数为r22*c，输出为低电平，通过调节r21，r22的比值可以控制占空比，通过调节r与c的乘积可以控制频率。二极管导通电压为1v，故可产生500hz，占空比10%，电压幅度为ttl电平的矩形波。
矩形波发生器电路设计方案（六） 电路组成及工作原理 因为矩形波电压只有两种状态，不是高电平，就是低电平，所以电压比较器是它的重要组成部分；因为产生振荡，就是要求输出的两种状态自动地相互转换，所以电路中必须引入反馈；因为输出状态应按一定的时间间隔交替变化，即产生周期性变化，所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间。
电路组成：如图所示为矩形波发生电路，它由反相输入的滞回比较器和rc电路组成。rc回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过rc充、放电实现输出状态的自动转换。电压传输特性如图所示。
工作原理： ★设某一时刻输出电压uo=+uz，则同相输入端电位up=+ut。uo通过r3对电容c正向充电，如图中箭头所示。反相输入端电位un随时间t增长而逐渐升高，当t趋近于无穷时，un趋于+uz；
★一旦un=+ut，再稍增大，uo就从+uz跃变为-uz，与此同时up从+ut跃变为-ut。随后，uo又通过r3对电容c放电，如图中箭头所示。
★反相输入端电位un随时间t增长而逐渐降低，当t趋近于无穷时，un趋于-uz；一旦un=-ut，再稍减小，uo就从-uz跃变为+uz，与此同时，up从-ut跃变为+ut，电容又开始正向充电。
上述过程周而复始，电路产生了自激振荡。
占空比可调电路 占空比的改变方法：使电容的正向和反向充电时间常数不同。利用二极管的单向导电性可以引导电流流经不同的通路，占空比可调的矩形波发生电路如图（a）所示，电容上电压和输出电压波形如图（b）所法。
电路工作原理：
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矩形波振荡电路 矩形波振荡电路（又称多谐振荡器）由反相输入的滞回比较器和rc电路组成。滞回比较器起开关作用，rc电路的作用是产生暂态过程。rc回路既是延迟环节，亦是反馈网络，通过rc充、放电过程实现输出状态的自动转换。在运放的输出端引入限流电阻和两个背靠背的稳压管就组成了如图1所示的双向限幅矩形波发生器。
假设接通电源时，电容c两端电压uc=o，输出电压uo=+uz，则运放同相输入端电压up=+ut，二极管vd2导通，vd1截止，uo通过电阻r3和r6给电容c充电，忽略二极管的动态电阻，充电时间常数近似为（r3+r6）c，使运放反相输入端电压un由0逐渐上升，在unup时，uo=-uz保持不变。当un≤up时，uo又从-uz跃变为+uz，电容c又开始充电，运放输出状态再次翻转。如此周而复始，电路产生了自激振荡，输出端输出矩形波信号。
通常将矩形波输出高电平的持续时间与振荡周期的比定义为占空比。图1所示电路利用二极管的单向导电性使电容充、放电的通路不同，从而使它们的时间常数不同，实现了输出电压占空比的调节。
图1矩形波发生器的输出电压幅值等于稳压管的稳压值，电路输出电压正、负幅度对称。
由上述分析可知，调节电位器r5或r6可改变矩形波发生器的振荡频率及占空比。如果在图1中电容c处通过一只多路开关投入不同数值的电容，则可实现输出信号的频段控制。
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幅值调节电路 图1中稳压管双向限幅电路结构简单，选用不同稳压值的稳压管可改变输出电压，但限幅特性受稳压管参数影响大，而且输出限幅电压完全取决于稳压管的稳压值，采用这种方法对输出电压进行调整很不方便也很不实用。
为了实现对矩形波发生器输出电压幅值的精确调节，同时提高电路带负载的能力，可在图1电路输出端uo处并联一只可调电位器将输出电压进行取样，并将取样电压接至由运放和电阻网络组成的同相放大电路，通过改变取样电阻值即可精确调节矩形波输出电压的幅值，即构成了占空比、频率及幅值可调的矩形波信号发生器。
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图 50hz矩形波发生器电路
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如果图（a）中a、b、c中间的电路用图（c）电路代替，则用rp1可以改变占空比，用rp2改变频率。这里rp1选择大于1mω，rp2选择1mω，则在低频下能得到正和负的尖脉输出。
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